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毕业设计-基于单片机的二线制

数据传感器设计

基于单片机的二线制数据传感器设计

摘要

工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等。都需要

转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上，这种将物理量转换

成点信号的设备称为变送器。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

采用电流信号的原因是不容易受到干扰，并且电流源内阻无穷打，导线电阻串联

在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。取20mA是因为防爆的要求，

20mA的电流通断引起的火花能量不足引燃瓦斯；下限没有取0mA的原因是为了能

检测断线，正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0mA所

以常取2mA作为断线报警值。

本课题通过分析二线制、三线制、四线制变送器的各自特点，在总结典型变送器

设计思路与方法的基础上，提出了一张经济实用的二线制智能变送器设计方案。该方

案单片机为核心，能对特殊的非线性的传感器进行线性修正处理。主要解决问题是两

条线既要提供工作电流，又要传输测量信号，需要协调一致，不能相互冲突；由于零

点电流为4mA，因此必须保证整个变送器的工作电流要在3.5mA之内；线制的输出

电流反馈电路比较特殊，要选择合理的电路方案，保证输出电流即工作电流不随负载

与工作电压变化而变化。

关键词：两线制变送器V/I变换电路调理电路单片机

-I-

Abstract

Industrygenerallyneedtomeasureallkindsofnon-electricphysicalquantity,

suchastemperature,pressure,speed,Angleandsoon.Needstobeconvertedinto

analogelectricalsignalscantransmittohundredsofmetersoutsideofthecontrol

roomordisplaydevice,theconvertquantityintopointsignaldevicecalleda

transducer.Industryisthemostwidelyusedtotransmitanalog4~20macurrent.

sourceinternalresistancewireresistanceinseriesinthecircuitwillnotaffectthe

accuracy.Sadtake20mabecauseexplosion-proofrequirements,20maelectric

currentcausedbybrokensparkignitiongasenergyshortage;Floordidnttake0ma

inordertodetectionofbolt,isthecauseofnotlessthan4mainnormalworking

conditions,whenthetransmissionlinecircuitbecauseofmalfunction,theloopcurrent

isreducedto.Oftentake2maasadisconnectionalarmvalue.

Thistopicbyanalyzingthetwowire,threewiresystemandfourwiretransducer

characteristics,summarizingthetypicaltransducer,onthebasisofdesignideaand

method,putforwardatwowiresystemintelligenttransmitterdesignschemeof

economicalandpractical.Toasinglechipmicrocomp